基本信息
- 作品名稱：
- 傾轉涵道式垂直起降驗證機
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
從現(xiàn)代嚴酷的戰(zhàn)爭環(huán)境和突發(fā)自然災害對高性能垂直起降飛機的需求出發(fā)，針對現(xiàn)有傾轉旋翼型垂直起降飛機的缺陷設計制作了本作品。
本作品的核心是三個涵道組成的動力系統(tǒng)，在機載飛控系統(tǒng)的控制下，通過實時調(diào)節(jié)三個涵道的轉速和偏角實現(xiàn)飛機的姿態(tài)調(diào)節(jié)。在這種全新的垂直起降方式下，本作品不僅保留了傳統(tǒng)傾轉旋翼飛機的優(yōu)勢，同時具有結構簡單緊湊、調(diào)調(diào)姿靈敏度高、復雜地域起降適應力強等特點，具有廣闊的應用空間。- 詳細介紹：
一、研究背景
現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境下的作戰(zhàn)任務和突發(fā)自然災害后的救災使得垂直起降飛機越來越受到青睞，而現(xiàn)有垂直起降飛機均存在不同程度的缺陷。本項目組從以上背景出發(fā)，提出了一種全新的垂直起降方式，希望在垂直起降飛機的控制方式、結構簡化、起降適應性等方面有所突破。二、總體方案
本作品采用三個小直徑涵道風扇作為動力，其中兩個主涵道布置在機身兩側，提供80%的升力并通過調(diào)節(jié)轉速控制飛機滾轉。另一個涵道是獨立的升力風扇，安裝在飛機尾部，提供20%升力并通過改變轉速和偏角分別控制飛機的俯仰和航向。
機載飛行控制系統(tǒng)，通過采集多個傳感器（三軸陀螺儀、三軸加速度計和高度傳感器）的實時信號，經(jīng)過DSP的處理，控制各個電機的轉速和舵機的轉角，實現(xiàn)飛行姿態(tài)的控制。
三、作品的科學性和創(chuàng)新性
本作品的科學性和創(chuàng)新性體現(xiàn)在以下三方面：
1.新穎的垂直起降方式。本作品的三點式動力相互配合，通過實時調(diào)節(jié)三個涵道轉速和涵道轉角實現(xiàn)垂直起降和姿態(tài)轉換，與現(xiàn)有的變距槳調(diào)姿方式相比，其優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面：首先是機械結構大幅簡化，重量和成本降低，可維護性好?，F(xiàn)有變矩槳調(diào)姿方式結構復雜，調(diào)姿時需反復克服旋翼陀螺效應，效率低，同時對結構強度要求高。二是以改變電機轉速的方式實現(xiàn)調(diào)姿，提高了控制的靈敏度和精確度。2.獨特的涵道動力。本作品選用涵道作為動力并合理排布其位置，使得機體結構緊湊，氣流干擾小，安全性好，尤其是起降的靈活性大大增強，非常適合在艦船甲板或破壞嚴重的地震災區(qū)等復雜狹小區(qū)域起降。同時涵道氣流不受機翼阻擋，升力效率高。傳統(tǒng)傾轉旋翼飛機為滿足變距和升力要求，多采用大直徑螺旋槳，靈活性較差，同時氣流會受到機翼阻擋，效率較低，并存在旋翼-機翼復雜的氣動干擾問題。
2.自主研發(fā)飛行控制系統(tǒng)。項目組針對本作品的特點研發(fā)了一套飛行控制系統(tǒng)，以DSP作為主控芯片，配合慣性測量單元以實現(xiàn)飛機的增穩(wěn)。同時本系統(tǒng)充分考慮了升級需求，可搭載超聲波測距、GPS定位等拓展模塊，有廣闊的升級空間。
四、應用前景
本作品結合了垂直起降和快速巡航兩大優(yōu)勢，同時相比傳統(tǒng)傾轉旋翼機具有結構簡單緊湊、易于維護、起降靈活等特點，在軍用和民用方面均有廣闊的前景，例如：
（1）針對海上環(huán)境進行相關改進后，該機非常適合作為艦載機使用。其體積小、動力系統(tǒng)簡單可靠的優(yōu)勢有利于充分使用寶貴的甲板面積、減少維護量，大幅增強母艦的作戰(zhàn)能力。
（2）搭載偵查監(jiān)視設備，該機可作為無人偵察機使用。由于兼具快速巡航和定點懸停的能力，在執(zhí)行偵察任務時具有快速反應、偵察方式靈活的特點。
（3）搭載觀測和搜救設備后，該機在面對地震等突發(fā)災害時有較大的優(yōu)勢。首先可以實現(xiàn)快速抵達，在第一時間偵察災情；同時可懸停作業(yè)，實施搜救，涵道動力可使其在較為復雜的地形起降。- 獲獎情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品 省賽一等獎
本作品于2011年5月在北京理工大學第八屆“世紀杯”課外學術科技作品競賽中獲特等獎。
